摘要：本文主要介紹了軋機(jī)輥縫位置控制的設(shè)計(jì)思路，著重分析了電動(dòng)壓下和液壓壓下的設(shè)備組成及功能設(shè)計(jì)。同時(shí)也對(duì)軋機(jī)輥縫的標(biāo)定及軋機(jī)軋制線的確定過程進(jìn)行了相應(yīng)的描述。

關(guān)鍵詞：位置控制 APC HGC AGC

1.前言

軋機(jī)的輥縫控制是鋼板厚度性能控制的關(guān)鍵程序之一，在一級(jí)過程自動(dòng)控制中，軋機(jī)輥縫的控制涉及到的主要設(shè)備主要有液壓缸，軋機(jī)機(jī)架，工作輥支撐輥的安裝、各類壓力、位置傳感器等。主要包括軋機(jī)輥縫的清零、軋制中心線的確定、電動(dòng)壓下和液壓壓下的位置控制等幾個(gè)方面。下面做一些簡(jiǎn)單的介紹。

軋機(jī)的輥縫調(diào)節(jié)主要通過操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的兩根壓下螺絲來調(diào)整。軋機(jī)輥縫位置的控制主要有兩種方式：一種是電動(dòng)壓下APC位置控制，另一種是液壓輥縫控制HGC。這兩種方式在輥縫自動(dòng)控制中同時(shí)存在，相輔相成，電動(dòng)壓下走的行程較遠(yuǎn)，可以作為輥縫的粗調(diào)或初始設(shè)置行走時(shí)使用；液壓輥縫的移動(dòng)距離主要受到液壓缸大小的限制，一般只有50mm行程，適用于最終輥縫設(shè)定時(shí)的精細(xì)調(diào)整。

AGC自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)就是將軋機(jī)輥縫的控制結(jié)果，運(yùn)用到鋼板厚度控制上，從而達(dá)減少鋼板同板差、異板差，提高鋼板軋制厚度的效果人。

2.電動(dòng)壓下的位置控制APC

壓下螺絲用來進(jìn)行位置的控制，該控制疊加在變速控制上。位置控制為速度控制器提供速度設(shè)置點(diǎn)。 速度變化是傳動(dòng)控制的一部分，主要的傳動(dòng)裝置有制動(dòng)器和電磁耦合器。位置控制使用線形或旋轉(zhuǎn)編碼器來測(cè)量壓下螺絲的實(shí)際位置。

電動(dòng)APC利用6RA70裝置本身功能，采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制，兩裝置之間通過主從方式連接，共用一個(gè)速度環(huán)，保證兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)一致。位置控制參考信號(hào)由SIMADYN-D給出，采用逐次逼近算法確定裝置的速度給定值。電動(dòng)APC的控制精度為0.3mm, 所以當(dāng)輥縫較大時(shí)一般先用APC進(jìn)行輥縫的大幅下降，快到達(dá)控制點(diǎn)時(shí)，再用HGC進(jìn)行精細(xì)輥縫控制。

液壓和電氣傳動(dòng)系統(tǒng)分別設(shè)定了兩個(gè)不同的分工，通過電動(dòng)壓下裝置調(diào)節(jié)較大的位置變化，通過液壓壓下裝置進(jìn)行精調(diào)和荷載狀況下的調(diào)節(jié)。

電動(dòng)壓下和液壓壓下的控制分工如下圖1所示，電動(dòng)壓下的位置偏差會(huì)通過液壓定位控制予以補(bǔ)償。

圖1：壓下螺絲位置控制的塊狀圖（液壓和電動(dòng)）

3.液壓輥縫控制HGC

水平機(jī)架液壓輥縫控制分別由操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的兩個(gè)液壓缸進(jìn)行控制，

每個(gè)液壓缸由兩個(gè)并行連接的伺服閥操作，由控制系統(tǒng)來選擇哪一個(gè)為主伺服閥。

●對(duì)于一般的厚度控制，一個(gè)伺服閥可以完成所要求的控制任務(wù)。第二個(gè)伺服閥主要用于咬鋼或長(zhǎng)距離移動(dòng)如換輥時(shí)使用。

●每個(gè)液壓缸配有獨(dú)立的位置控制和壓力控制。軋制時(shí)位置控制是常用的操作模式，而在軋機(jī)壓靠進(jìn)程時(shí)自動(dòng)選擇軋制力控制。

●輥縫的實(shí)際位置由位置傳感器反饋。位置傳感器安裝在液壓缸的相對(duì)應(yīng)兩側(cè)。使用此辦法能夠測(cè)量中心位置（2個(gè)位置值的平均值）和避免由于缸體傾斜引起的測(cè)量誤差。如果一個(gè)位置傳感器出現(xiàn)故障，位置控制系統(tǒng)也會(huì)正常的工作。

壓力傳感器用來測(cè)量實(shí)際的軋制力。通過壓力傳感器測(cè)量的活塞面積和實(shí)際活塞壓力計(jì)算壓力實(shí)際值，另外，計(jì)算時(shí)還要考慮到平衡點(diǎn)的設(shè)定。

實(shí)現(xiàn)伺服閥的特性功能和油位高度補(bǔ)償功能，系統(tǒng)提供了以下幾種監(jiān)測(cè)功能：⑴ 缸體/ 階梯墊傾斜監(jiān)測(cè)；⑵總的軋制力和傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)軋制力的偏差（DS-OS）監(jiān)測(cè)；⑶缸體行程監(jiān)測(cè)；⑷傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)的同步性；⑸位置編碼器和軋制力傳感器；⑹伺服閥老化等。

由于伺服閥的特性及補(bǔ)償功能，液壓HGC的控制精度相對(duì)較高，可以達(dá)到0.005mm，實(shí)現(xiàn)了輥縫的最終位置的精確控制。

液壓輥縫控制塊形圖如圖2所示：

圖2：液壓輥縫控制的塊形圖

4.軋制線的設(shè)定

輥縫控制的準(zhǔn)確性與否，還要基于軋機(jī)機(jī)架的整體的平衡和穩(wěn)定性，需要設(shè)定一個(gè)正確的軋制線。該軋制線通過在軋機(jī)機(jī)架底部的HGC缸調(diào)節(jié)，取決于下述參數(shù)：

⑴工作輥直徑（固定參數(shù)，每次換輥后操作工的更新參數(shù)）

⑵插入軋輥軸承座下的階梯墊板厚度（固定參數(shù)，每次換輥后操作工的更新參數(shù)）

⑶軋制壓下量（可變的）

⑷上支撐輥平衡

⑸在軋制期間，上支撐輥平衡系統(tǒng)在軋制力設(shè)定值恒定的控制下運(yùn)行。

⑹實(shí)際軋制力值是根據(jù)壓力傳感器通過活塞壓力和活塞面積計(jì)算出的。

5 軋機(jī)輥縫的零點(diǎn)標(biāo)定

軋機(jī)輥縫的零點(diǎn)標(biāo)定也稱為軋輥壓靠，主要是用于確定實(shí)際輥縫和對(duì)輥縫進(jìn)行校準(zhǔn)。每次換輥后要進(jìn)行軋輥的壓靠，由操作工在HMI上進(jìn)行相應(yīng)的操作。

自動(dòng)壓靠是軋機(jī)輥縫的零點(diǎn)校準(zhǔn)過程，在軋輥壓靠過程中，HGC工作在軋制力控制模式進(jìn)行軋機(jī)輥縫的校準(zhǔn)，通過液壓缸和壓下螺絲的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行軋機(jī)輥縫的閉合。這時(shí)輥縫設(shè)為在給定軋制力情況下的一個(gè)給定值，同時(shí)將標(biāo)定后的軋機(jī)輥縫值（因?yàn)闄C(jī)械原因，不是一個(gè)絕對(duì)的零值）和相應(yīng)的軋制壓力、機(jī)架平衡參數(shù)、支撐輥的偏心值、主傳動(dòng)的速度曲線、冷卻系統(tǒng)的相關(guān)值等都記錄下來并傳送到過程計(jì)算機(jī)中，作為軋機(jī)機(jī)架的基準(zhǔn)狀態(tài)，在以后的軋制輥縫控制中，以這個(gè)零點(diǎn)為基準(zhǔn)，精確進(jìn)行軋制輥縫的控制，以達(dá)到滿意的厚度控制。

6.AGC控制

由于軋機(jī)負(fù)荷輥縫的實(shí)時(shí)直接測(cè)量至今尚未解決，只有通過檢測(cè)軋制力和輥縫位置信號(hào)，再根據(jù)軋機(jī)彈跳方程來計(jì)算軋件厚度。中厚板廠精軋機(jī)系統(tǒng)的彈跳方程采用自壓靠方法實(shí)側(cè)軋機(jī)彈跳曲線，在軋機(jī)輥縫標(biāo)定時(shí)進(jìn)行測(cè)量，并存儲(chǔ)在Level 2 Server數(shù)組中。標(biāo)定有兩方面的功能，一是將兩輥壓靠到設(shè)定壓力時(shí)的輥縫作為相對(duì)零點(diǎn)，二是在零點(diǎn)取得之后，再進(jìn)行全輥面壓靠。壓靠時(shí)在許多個(gè)設(shè)定輥縫位置，記錄相應(yīng)的軋制力值，計(jì)算出軋機(jī)彈跳曲線，用于AGC控制的計(jì)算。

（圖3：精軋機(jī)一次彈跳曲線）

中厚板廠軋機(jī)AGC只有一種工作方式，既絕對(duì)AGC。絕對(duì)AGC的每個(gè)軋制道次的輥縫設(shè)定值由過程計(jì)算機(jī)傳送來，道次計(jì)算由Level 2Server 完成，分為預(yù)計(jì)算、再計(jì)算和后計(jì)算。過程計(jì)算機(jī)根據(jù)鋼坯原始數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型（如溫度、軋制力、轉(zhuǎn)矩、軋輥熱凸度等模型）制訂軋制策略，計(jì)算出每道次目標(biāo)值，包括該道次鋼板目標(biāo)厚度、長(zhǎng)、寬、高、輥縫值、軋制力預(yù)測(cè)值、軋機(jī)軋輥速度等。控制系統(tǒng)在軋制過程中監(jiān)視如軋制力、速度等參數(shù)，當(dāng)咬鋼時(shí)軋制壓力達(dá)到L2設(shè)定值的80%時(shí)AGC補(bǔ)償功能自動(dòng)開啟。在監(jiān)測(cè)到鋼板拋出的瞬間AGC補(bǔ)償功能自動(dòng)停止。

7.小結(jié)

軋機(jī)的輥縫控制是自動(dòng)控制中重要的功能之一，軋機(jī)輥縫的精準(zhǔn)控制，對(duì)鋼板的質(zhì)量以及成材率起到十分重要的作用。